本发明专利技术涉及用于制造p-掺杂硅层，尤其是由液体含硅烷配制品制成的那些硅层的方法。本发明专利技术还涉及涂有p-掺杂硅层的衬底。此外，本发明专利技术涉及基于硼化合物的特定掺杂物用于硅层的p-掺杂的用途。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】p-掺杂娃层本专利技术涉及用于制造P-掺杂硅层，尤其是由液体含硅烷配制品制成的那些硅层的方法。本专利技术还涉及涂有P-掺杂硅层的衬底。本专利技术另外涉及基于硼化合物的特定掺杂物用于硅层的P-掺杂的用途。硅层的合成对半导体工业，尤其是对例如用在太阳能电池、光电二极管和晶体管中的电子或光电子部件层的制造非常重要。太阳能电池的制造中需要不同掺杂的半导体层。通过在合适的衬底上沉积一层或多层娃层，可以制造一个或多个p-n结或pin或nip结,其作为太阳能电池起作用。借助适合薄层的施加装置，例如辊或辊涂机实施该沉积。通过合适的热处理稳定所形成的层，以使它们通常呈现微晶、纳米晶和无定形结构的混合。除非明确指出，所有微晶、纳米晶和/或无定形层在本文中应统称为“转化的Si层”，因为精确区分和确定在大多数情况下不太可能或对实现的结果不太重要。在此，原则上可以通过不同的方法制造P-掺杂硅层。但是，在这些方法中，CVD技术具有必须在高真空下进行的缺点。此外，基于气相沉积的方法具有如下缺点，即，它们i)在热反应方案的情况下需要使用极高温度或ii)在以电磁辐射形式引入前体分解所需能量的情况下需要高能量密度。在这两种情况下，只有使用非常高的设备投入才能有针对性地和均匀地引入分解前体所需的能量。由于P-掺杂硅层的其它制造方法也是有缺点的，因此优选由液相经由沉积形成P-掺杂硅层。在用于制造P-掺杂硅层的这样的液相法中，将含有固体或液体原料、掺杂物和任选其它添加剂的液体原料或溶液施加到待涂覆的衬底上，然后用热和/或用电磁辐射转化成P-惨杂娃层。在这种情况下，优选可使用的原料是氢化硅烷，并以硼化合物为掺杂物。所述氢化硅烷基本上由硅原子和氢原子构成并具有在转化时反应生成沉积的硅和气态氢的优点。所述沉积的硅由此仍含有有利于电子性能的残余氢含量。所述硼化合物基本上由硼原子和烃残基或氢原子构成。现有技术特别包括由液体H-硅烷通过添加主族III元素化合物或由SiaXbY。类型的杂原子环状硅烷化合物制造P-掺杂硅层的液相法。US 5，866，471 A尤其描述了可以在掺杂物存在下热分解产生n_型或p-型半导体薄膜的线性或环状氢化硅烷和甲硅烷基取代的线性或环状氢化硅烷的用途。所述物质在室温下是固体，可溶于有机溶剂，并优选具有3至10000，优选5至30的聚合度。它们另外优选在200至700°C之间热分解，其中硬化时间为10分钟至10小时。EP I 085 579 Al描述了太阳能电池的制造方法，其中使用含有硅烷的液体组合物并通过热、光和/或激光处理来转化。该液体涂料组合物可含有溶剂和式SinXm (X = H、Hal, n 彡 5, m = n、2n_n、2n)的环状娃化合物和 / 或式 SiaXbYc (X = H、Hal, Y = B、P, a彡3，c = I至a，且b = a至2a+c+2)的改性硅烷化合物。可以借助在干燥步骤后的转化步骤使该液体组合物转化成尤其是P- 掺杂Si层。作为规定的典型干燥温度给出100至200°C。在此也指出，仅自300°C起才产生显著的转化生成硅层，在300°C至550°C之间产生无定形层，并自550°C起产生多晶层。EP1357154 Al描述了包含聚硅烷的“高级硅烷”的组合物，该聚硅烷可通过用UV射线辐照可光聚合的硅烷生产。所述可光聚合的硅烷可以是通式SinXm(这里n > 3，m彡4，X=H、卤素)的硅烧，作为例子列举的化合物是式SinX2ll的环状硅烷、式SinH2n_2的双环或者多环结构和分子中具有环状结构的其他硅烷，其对于光表现出极高的反应性且光聚合效率高。“高级硅烷”的组合物可以通过热分解或者光分解在衬底上转化成硅膜。在这种情况下，在聚合之前或之后使用III主族或V主族元素化合物。为此，通过加热(典型的100-200°C)来干燥湿膜，然后通过热和/或光转化。无定形膜可以通过小于550°C的温度热处理来获得；在更高的温度下，形成多晶膜。实施例指出了 10分钟的转化时间(3501、4001、500°0和掺杂物质PH3、P4、B5H9、BltlH1415此处的缺点是由于稳定的簇的长的转化时间，及其毒性。由于非常稳定的硼原子簇，使硼的均匀分布变得困难，因此相对高的硼的添加(10原子％硼)是必需的。EP 1640342 Al描述了含有聚硅烷的“高级硅烷”组合物，根据GPC，所述聚硅烷具有800至5000 g/mol之间的平均分子量。这种组合物还可含有3主族或5主族的元素。在实施例中，用癸硼烷照射环戊硅烷。该薄膜在400°C下硬化30分钟，然后在800°C下硬化5分钟。此处的缺点是由于稳定的簇的长的转化时间，及其毒性。由于非常稳定的硼原子簇，使硼的均匀分布变得困难。 US 2008022897 Al描述了多种多样的掺杂物的用途。在权利要求书中仅描述了产生n-或P-型Si层的组合物，而非方法描述。权利要求1描述了 SinH2n+2 (其中n = 3至20)和BR3 (其中每个R可以独立地为H、烷基等)的组合物。JP2002100576 Al描述了 BH3硫化物络合物作为掺杂物的用途。在此，使该络合物和氢化硅烷热解并通过合适的惰性有机介质在汽相中共同沉积。实施例中报道了 400°C的沉积温度和至少20分钟的转化时间。但是，所有这些描述的方法的共同点是，它们需要极长的硬化时间，以活化Si层中所用的化学上非常稳定的掺杂物。因此本专利技术的目的是提供避免现有技术的所述缺点的制造P-掺杂硅层的方法。该方法尤其意在基于液体硅烷配制品的沉积。此外，意在提供用于制造P-掺杂硅层的液相法，其中所用配制品是稳定的，有效润湿衬底，且其产生具有均匀分布掺杂的均匀P-掺杂硅层。此外，如果能制造具有良好电导率的P-掺杂aSi层将也是特别有利的。根据本专利技术，通过用于制造布置在衬底上的至少一层P-掺杂硅层的方法实现上述目的，该方法包括下述步骤 a)提供衬底， b)提供含有至少一种硅化合物和作为掺杂物的至少一种选自硼氢化剂的化合物的配制品， c)将所述配制品施加到衬底上， d)照射和/或热处理经涂覆的衬底，形成主要由硅构成的P-掺杂层。在本专利技术的意义上，硼氢化剂被理解为是指具有至少一个硼-氢键的硼化合物，不包括乙硼烷。在本专利技术范围内，将乙硼烷从合适的硼氢化剂中排除，由于气体状态，因此其是不利的。此外，与作为硼氢化剂的乙硼烷的反应进行得非常慢。该硼氢化剂优选是液体或固体的。在根据本专利技术的方法中优选使用的选自硼氢化剂的化合物选自a)具有络合剂的BH3-络合物，所述络合剂选自THF ;NR3，其中R = H、烷基、芳基，和SR’2，其中R’ = H、烷基、芳基；或b) BxCxnH2xn_x类型的化合物，其中X = 1-4且n = 3_10，可通过如a)中定义的BH3络合物与环二烯的反应制备。在a)和b)类中特别优选的是化合物BH3*THF、BH3*SMe2、BH3*We3或9-硼双环壬烷(9-BBN)、7-硼双环庚烷和/或11-硼双环i^一烷。非常特别优选的硼氢化剂是BH3*THF、BH3^NMe3和9-硼双环壬烷(9-BBN)。在此，“含有至少一种硅化合物和至少一种选自硼氢化剂的化合物”的配制品在本专利技术中被理解为既是指由至少一种硅化合物和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.03 DE 102010040231.11.用于制造至少一层布置在衬底上的P-掺杂硅层的方法，其包括以下步骤 (a)提供衬底， (b)提供配制品，所述配制品含有至少一种硅化合物和作为掺杂物的选自硼氢化剂的至少一种化合物， (C)将所述配制品施加到衬底上， (d)照射和/或热处理所述经涂覆的衬底， 形成P-掺杂的主要由硅构成的层。2.根据权利要求1的方法，其中所述选自硼氢化剂的化合物选自a)具有络合剂的BH3-络合物，所述络合剂选自THF ;NR3，其中R = H、烷基、芳基，和SR’2，其中R’ = H、烷基、芳基；或b) BxCxnH2xn_x类型的化合物，其中X = 1-4且n = 3-10，其可通过如a)中定义的BH3络合物与环二烯的反应制备。3.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述硅化合物是硅-氢化合物，优选通式为SinH2n+2或SinH2n的硅-氢化合物，其中n = 3至20 ;硅卤化物；硅-有机基团；低聚硅化合物SinR2n+2或SinR2n，其中n = 8至100且R = H、卤素、有机基团，其中每个R可以独立地选择；或这样的硅化合物的任意混合物。4.根据权利要求3的方法，其中使所述硅化合物，优选具有n= 3至20的通式SinH2n+2或SinH2n的硅-氢化合物，在用于步骤b)中之前部分地或完全地低聚，由此将低聚硅化合物的摩尔质量...
【专利技术属性】
技术研发人员：S韦伯，M帕茨，H施蒂格，J莱姆库尔，
申请(专利权)人：赢创德固赛有限公司，
类型：
国别省市：
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